Termodinámica

TERMODINÁMICA


PRIMERA LEY: La energía del Universo es constante

Las distintas expresiones de la primera ley afirman el carácter indestructible e increable de la energía.
Expresión matemática de la primera ley para la transformación de un sistema: ΔU= q - w
Es la varación de la energía interna, q es el calor absorbido por el sistema y w es el trabajo realizado(cedido al exterior) .
La energía interna es una función de estado; el calor y el trabajo no lo son, porque sus valores dependen del camino recorrido en la transformación. Son funciones de estado por ejemplo en las transformaciones a presión constante o a volumen constante sin intercambio de calor de un gas ideal.
Es imposible conocer el valor absoluto de la energía interna.
La energíainterna es la suma de todas las formas de energía del mismo, energía cinética traslacional, rotacional y vibracional y energía potencial de todas las partículas.


APLICACIÓN DE LA PRIMERA LEY A TRANSFORMACIONES DE GASES IDEALES.
Los gases ideales son sistemas extremadamente simples y su comportamiento está regido por tres parámetros : presión, volumen y temperatura. Una transformación de un gasideal consiste en la variación de dos o de las tres variables.
Un gas ideal puede efectuar un trabajo aumentando su volumen y puede recibir un trabajo disminuyendo su volumen.
Por definición el trabajo es W= Presión externa . ΔV



Si por calentamiento del gas se dilata (aumenta su volumen) , entonces ΔV es positivo para el sistema. El trabajo realizado por el sistema es unacantidad positiva y los alrededores reciben trabajo a expensas de la energía del sistema. En el caso de que la presión externa aumentra,
ΔV sería negativo para el sistema (no aumenta el volumen del sistema sino el volumen del resto del Universo). Realizaria un trabajo negativo. El sistema recibe trabajo.


De acuerdo a las condiciones en que las transformaciones se realizan, se clasifican en:TRANSFORMACIONES ISOCORAS: si el volumen del gas se mantiene constante durante la transformación.
ΔV= 0 y W=0 por lo tanto ΔU=(q)v, es decir que la variación de la energía interna experimentada por el sistema durante la transformación es igual a la cantidad de calor recibida por el sistema. Si q es mayor que 0, la energía interna aumenta. Si q es menor que 0 la energía interna disminuye.El calor es una función de estado en la transformación isocórica de un gas ideal.

TRANSFORMACIONES ISOBARAS: si se mantiene constante la presión del gas.
El valor del trabajo realizado por el sistema es igual al producto de la presión P constante del gas por la variación del volumen:
ΔU= q – w W= P(ctte). ΔV

TRANSFORMACIONES ISOTÉRMICAS: si semantiene constante la temperatura.
El sistema gas ideal mantiene invariable el valor de U.
0= q – w (q=w) t la cantidad de calor recibido en la transformación es igual a la cantidad de trabajo realizado por el sistema.
W= P. ΔV , osea q=w=P. ΔV
Para 1 mol de gas ideal P=RT/V por lo tanto q = w = R.T/V . ΔV
q = w =n R.T ln V2/V1 (para n moles)
A temperatura constante sabemos que P1.V1=P2 .V2
Si durante el proceso isotérmico la presión externa difiere sólo infinitesimalmente de la presión del gas, la cantidad de trabajo realizado (expansión) o recibido (compresión) es máxima. Es la integración Pdv ente los limites V1 y V2


El proceso realizado en estas condiciones consiste en una sucesión de estados de equilibrio del sistema que se suceden con infinita lentitud y amedida que el número de términos de la sucesión tiende a infinito el proceso se acerca a lo que se denomina una transformación reversible.


TRANSFORMACIONES ADIABÁTICAS: no hay intercambio de calor entre el sistema (gas ideal) y los alrededores.
ΔU= -w La variación de la energía interna del sistema es igual al trabajo realizado con signo negativo.


EFECTOS CALÓRICOS DE LAS REACCIONES...